CN102504551B - 一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料及其制备方法和应用。所述的胶结料由基质沥青、SBS、废胶粉、TOR、芳烃油组成，原料中各组分按质量比计算即基质沥青：SBS：废胶粉：TOR：芳烃油为100:8-10:15:2：3-5。其制备方法即将废胶粉与TOR混合搅匀后加入170℃左右的基质沥青中，搅拌制成改性沥青母液后再将SBS、芳烃油加入到其中，在180℃下搅拌制成的复合改性沥青即为本发明的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料。其制备简单，应用在中小跨径伸缩缝中，具有行车舒适性好、弹性恢复力高、低温柔性与高温稳定性好、防水性能好、施工及维修方便、开放交通迅速等优点。
Description
技术领域
本发明涉及道路改性沥青技术领域及连续式弹塑性伸缩缝的一种施工方法。特别涉及一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料及其制备方法和应用。
背景技术
连续式弹塑性桥梁伸缩装置是将伸缩缝上面一窄条范围的桥面铺装层替换为一种高弹性的特殊沥青混合料。这种高弹性的特种沥青混合料可以吸收由于温度和交通负荷作用产生的桥面板位移，而保证表层不会开裂损坏，同时兼顾高温和低温、渗透性和粘性这些对立的性能要求，不仅适用于温度单一地区，而且适用于温差较大的地区。
然而繁重的交通量、桥梁结构、弹塑体胶结料对环境温度的不适应性、施工质量等因素使得连续式弹塑性伸缩缝出现了不同程度的早期破损状况，其破坏的主要形式有：弹塑体表面出现明显的车辙和裂缝，弹塑体表面产生搓板或局部脱落，骨料的局部脱落或大块剥落，与桥面铺装接缝处出现桥面裂缝并逐渐碎裂、脱落，或伸缩装置范围内桥面铺装破损。而这些损害可能会引起很大的车辆冲击荷载，恶化行车状况，急剧降低桥梁的使用寿命。另一方面，由于缺乏行之有效的措施来确保伸缩装置的使用年限，建设管理部门不得不投入人力物力进行维修和更换，给交通和经济发展带来不少的负面影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的技术问题而提出一种连续式弹塑性伸缩缝胶结料及其制备方法和利用其在中小跨径桥梁伸缩缝中的应用。
本发明的技术方案
一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其原料组分由基质沥青、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS）、废胶粉、维他粘结剂（TOR）及芳烃油组成，原料中各组分按质量比计算即基质沥青70#：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油为100:8-10:15:2：3-5；
所述的基质沥青70#，为中国石化“东海牌”沥青；
所述的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS），为岳阳石化YH-791型；
所述的废胶粉颗粒为60目，由北京泛洋华腾科技有限公司生产；
所述的维他粘结剂（TOR），由德国Degussa公司生产；
所述的芳烃油，为山东孚润达化工有限公司生产的改性沥青专用芳烃油。
上述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料的制备方法，
包括以下步骤：
（1）、首先将废胶粉与维他粘结剂（TOR）混合并搅拌均匀，得废胶粉与维他粘结剂（TOR）的混合物；
（2）、将基质沥青加热到170℃左右，然后将步骤（1）所得的废胶粉与维他粘结剂的混合物加入到基质沥青中，控制搅拌转速为500-1000rpm，搅拌1h，得改性沥青母液；
（3）、将苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS）、芳烃油加入到步骤（2）所得的改性沥青母液中后，将混合物加热到180℃，控制搅拌转速为4000-5000rpm，时间为1-1.5h，制成复合改性沥青，即为本发明的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料。
上述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料可达到的性能指标为：软化点＞120℃；延度（5℃）：32.7-39.5cm；针入度（25℃，100g）：39.5-40（0.1mm）；回弹率：99%；粘附性：5级。
利用上述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中的应用，包括以下步骤：
（1）、根据桥梁跨径大小或桥梁的伸缩量确定合理的伸缩缝开槽尺寸；
（2）、清理沟槽范围内的浮动物体，确保槽内干净清洁，将槽内侧面烘干、烤热；
（3）、浇筑混凝土，找平槽口底部；
（4）、在槽口两边边缘处打膨胀螺栓，并在螺栓内侧螺帽上顺缝方向通焊钢筋；所述的在槽口两边边缘处打膨胀螺栓，其位置为距槽口边缘处5cm，每隔25cm打一个，高度为1/3-1/2槽口深；
（5）、用密制泡沫海绵塞住接缝，并将T型搭接钢板置于接缝之中，钢板用定位钉固定；
所述的钢板的分段长度为1m左右，厚度为6-10mm，宽度以缝口两侧5cm左右为宜；
（6）、将本发明所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料加热后，均匀涂覆在槽口底面及侧面，厚度为1-2mm；加热时温度控制在180～190℃；
（7）、将本发明所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后进行热搅拌，控制温度为180-190℃，形成下面层的复合改性沥青混合料，摊铺于步骤（6）所述的槽中，直至复合改性沥青混合料离槽口10-20mm，并碾压成型；
所述的下面层复合改性沥青混合料中胶结料与粗石料的质量比按胶结料：粗石料为1:5；
所述粗石料粒径和级配视槽的具体尺寸而定；
（8）、将本发明所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后，控制温度在180～190℃，进行热搅拌，形成上面层的复合改性沥青混合料，摊铺该层混合料于下面层的复合改性沥青混合料上，要求摊铺的厚度比相邻的路面要高出约10mm，然后碾压成型；
所述的上面层复合改性沥青混合料中胶结料与细石料的质量比按胶结料：细石料为1:3；
所述细石料粒径和级配视槽的具体尺寸而定；
（9）、在离切割线4-5cm处的铺装表面覆盖两条胶带，并在槽面及胶带上覆盖薄薄一层连续式弹塑性伸缩缝胶结料，厚度为0.5-1cm，宽度超出槽口两侧各5-10cm，刮平该层胶结料，即完成一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中的铺筑。
为了提前开发交通，优选在上述的步骤（9）中完成了一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中的铺筑后，马上在铺筑好的伸缩缝表面撒上一层厚度为1-2mm的干燥的细砂。
本发明的技术效果
本发明的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料及其制备方法和应用，是专门针对于南方地区的中小跨径桥梁伸缩缝而发明的。同现有的桥梁伸缩缝胶结料的特性相比，具有较强的针对性，是在考虑南方地区高温、多雨等条件而开发的伸缩缝材料及施工方法。为使该胶结料能够适应南方地区的气候水文条件，采用了不断对胶结料组成成分之间、胶结料和石料之间进行配伍性的测试，从而使连续式弹塑性伸缩缝胶结料应用在伸缩缝中，具有以下的技术效果：
（1）、行车舒适性好：桥面连续、噪音小、无跳车感；
（2）、弹性恢复力高：胶结料和石料混合而成的弹塑体能适应由汽车荷载、温度等产生的拉应力和剪应力，具有较强的拉伸和压缩性能；
（3）、低温柔性与高温稳定性好：胶结料能够高温不流动、低温不开裂；
（4）、防水：连续式弹塑性伸缩缝胶结料与石料热拌混合在一起，密实度极高，且施工后期在槽面上覆盖一层厚度为0.5-1cm、宽度超出槽口两侧各5-10cm的胶结料，更加能够防止雨水等的渗入，以保护桥梁结构。
（5）、施工及维修方便：一支6-8人的施工队伍每天可铺筑40-50米的伸缩缝材料，且可以在不阻断交通的情况下半幅施工；
（6）、开放交通迅速：该种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝施工完之后，最快30分钟便可通车；
（7）、经济效益好：与国内外同类产品相比，节省了30%-50%的造价。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明所得的连续式弹塑性伸缩缝胶结料的性能指标的测定方法详见JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，涉及到的检测仪器为：
（1）沥青软化点试验机，型号：STLL-3，生产厂家：上海土工公路仪器有限公司；
（2）沥青延伸仪，型号：YS-150，生产厂家：天津京润建筑仪器厂；
（3）高低温全自动针入度仪，型号：SYD-2801F，生产厂家：上海昌吉地质仪器有限公司。
本发明所用的主要设备：
（1）、转速范围为为600-11000rpm无极调速的高剪切分散乳化机一台，型号：FM300，厂家：上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
（2）、转速范围为为50-2000rpm无极调速的搅拌器一台，型号：R30，厂家：上海弗鲁克流体机械制造有限公司。
本发明所用的各种原料的规格及生产厂家：
（1）、所用的基质沥青70#:中国石化“东海牌”沥青；
（2）、所用的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS）：岳阳石化，YH-791；
（3）、所用的废胶粉：北京泛洋华腾科技有限公司，60目；
（4）、所用的维他粘结剂（TOR）：德国Degussa公司。
（5）、所述的芳烃油，为山东孚润达化工有限公司生产的改性沥青专用芳烃油。
实施例1
一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其原料组分由基质沥青70#、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS）、废胶粉、维他粘结剂（TOR）及芳烃油组成，原料中各组分按质量比计算即基质沥青：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油为100:8:15:2:3。即分别称取200g基质沥青、16gSBS、30g废胶粉、4gTOR、6g芳烃油。
上述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料的制备方法，
包括以下步骤：
（1）、将废胶粉与TOR混合，可用手动拌或机械拌和，搅拌均匀，即得废胶粉与TOR的混合物；
（2）、将基质沥青放入容器中，为了保证废胶粉有膨胀的空间，注意基质沥青放入容器后占容器的量不超过容器总体积量的2/3，将基质沥青加热到170℃左右，然后将步骤（1）所得的废胶粉与TOR的混合物在1小时内分批、一点一点、慢慢地加入到基质沥青中，一边添加一边搅拌，控制搅拌器转速在500-1000rpm左右，待检测改性沥青的粘度不再明显增加时停止搅拌，得改性沥青母液；
（3）、将SBS、芳烃油加入步骤（2）所得的改性沥青母液中，加热到180℃，使用高剪切分散乳化机进行剪切，剪切转速慢慢调至为4000-5000rpm，搅拌1小时，制成的复合改性沥青，即为本发明的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料。
经测定，上述所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料可达到的性能指标为：软化点＞120℃；延度（5℃）：32.7cm；针入度（25℃，100g）：39.5（0.1mm）；回弹率：99%；粘附性：5级。
实施例2
一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其原料组分由基质沥青（70#）、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物（SBS）、废胶粉、维他粘结剂（TOR）及芳烃油组成，原料中各组分按质量比计算即基质沥青：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油为100:10:15:2:5。即分别称取200g基质沥青、20gSBS、30g废胶粉、4gTOR、10g芳烃油。
上述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料的制备方法，
包括以下步骤：
（1）、将废胶粉与TOR混合，可用手动拌或机械拌和，搅拌均匀，即得废胶粉与TOR的混合物；
（2）、将基质沥青放入容器中，为了保证废胶粉有膨胀的空间，注意基质沥青放入容器后占容器的量不超过容器总体积量的2/3，将基质沥青加热到170℃左右，然后将步骤（1）所得的废胶粉与TOR的混合物在1小时内分批、一点一点、慢慢地加入到基质沥青中，一边添加一边搅拌，控制搅拌器转速在500-1000rpm左右，待检测改性沥青的粘度不再明显增加时停止搅拌，得改性沥青母液；
（3）、将SBS、芳烃油加入步骤（2）所得的改性沥青母液中，加热到180℃，使用高剪切分散乳化机进行剪切，剪切转速慢慢调至为4000-5000rpm，搅拌1.5小时，制成的复合改性沥青，即为本发明的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料。
经测定，上述所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料可达到的性能指标为：软化点＞120℃；延度（5℃）：37.6cm；针入度（25℃，100g）：40（0.1mm）；回弹率：99%；粘附性：5级。
应用实施例1
利用实施例1所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料应用至中小跨径桥梁伸缩缝中，其施工方法包括如下步骤：
（1）、根据桥梁跨径大小或桥梁的伸缩量确定合理的伸缩缝开槽尺寸，用切割机沿边线开槽，开挖不小于10cm的深度；
（2）、清理沟槽有效范围内的浮动物体，并用角磨机打磨或钢丝刷清理槽底及四周，用高压风泵反复吹几遍，清除表面浮尘，以确保槽内干净清洁，将槽内侧面烘干、烤热；
（3）、在槽口底部及两侧面均匀涂刷胶水砂浆，增加新老混凝土面的结合。重新浇筑新的混凝土，以修平槽底；
（4）、在槽口两边边缘处5cm，每隔25cm打入一个膨胀螺栓，高度为1/3-1/2槽口深，并在螺栓内侧螺帽上顺缝方向通焊一根钢筋；
（5）、用密制泡沫海绵塞住接缝，泡沫海绵宽度为桥缝宽度的两倍，要塞紧，不能留空隙，以防接缝料泄漏、钢板被腐蚀和水汽的侵入。将几根长度为1m左右的T型搭接钢板置于接缝之中，用定位钉固定，钢板首尾焊接，注意钢板端头留有0.5-1cm的伸缩空间；
（6）、将加热到在180～190℃的实施例1所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料用刮板均匀涂覆在槽口底面及侧面，厚度为1-2mm；
（7）、将本发明所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后进行热搅拌，控制温度为180-190℃，形成下面层的复合改性沥青混合料，摊铺于步骤（6）所述的槽中，直至复合改性沥青混合料离槽口10-20mm，并碾压成型；
其中所述的下面层复合改性沥青混合料中胶结料与粗石料的质量比按胶结料：粗石料为1:5；
所述粗石料粒径和级配视槽的具体尺寸而定；
（8）、将本发明所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后，控制温度在180～190℃，进行热搅拌，形成上面层的复合改性沥青混合料，摊铺该层混合料于下面层的复合改性沥青混合料上，要求摊铺的厚度比相邻的路面要高出约10mm，然后碾压成型；不能使用重型的碾压设备，这样会影响石料和胶结料的粘合。为防止压实机在移动时带走接缝料，可将牛皮纸用低浓度的肥皂水浸泡，然后平铺在混合料上，再压实；
其中所述的上面层复合改性沥青混合料中胶结料与细石料的质量比按胶结料：细石料为1:3；
所述细石料粒径和级配视槽的具体尺寸而定；
（9）、在离切割线4-5cm处的铺装表面覆盖两条胶带，并在槽面及胶带上覆盖薄薄一层胶结料，厚度为0.5-1cm，宽度超出槽口两侧各5-10cm，刮平；
（10）、在铺筑好的伸缩缝表面撒上一层1-2mm厚的干燥的细砂，以尽早开放交通。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其特征在于其原料组分由基质沥青、苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物、废胶粉、维他粘结剂、芳烃油组成，原料中各组分按质量比计算即基质沥青：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油为100:8-10:15:2：3-5；所述的基质沥青为70#，中国石化“东海牌”沥青；所述的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物，为岳阳石化YH-791型；所述的废胶粉颗粒为60目，由北京泛洋华腾科技有限公司生产；
所述的维他粘结剂，由德国Degussa公司生产；所述的芳烃油，为山东孚润达化工有限公司生产的改性沥青专用芳烃油。
2.如权利要求1所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其特征在于基
质沥青：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油优选为100:8:15:2:3。
3.如权利要求1所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，其特征在于基
质沥青：苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物：废胶粉：维他粘结剂：芳烃油优选为100:10:15:2:5。
4.一种如权利要求1所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料的制备方
法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、首先将废胶粉与维他粘结剂混合并搅拌均匀，得废胶粉与维他粘结剂的混合物；
（2）、将基质沥青加热到170℃，然后将步骤（1）所得的废胶粉与维他粘结剂的混合物加入到基质沥青中，控制搅拌转速为500-1000rpm，搅拌1h，得改性沥青母液；
（3）、将苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物、芳烃油加入到步骤（2）所得的改性沥青母液中后，加热到180℃，控制搅拌转速为4000-5000rpm，搅拌1-1.5h，制成的复合改性沥青，即为一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料。
5.如权利要求1所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中
的铺筑方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、根据桥梁跨径大小或桥梁的伸缩量确定合理的伸缩缝开槽尺寸；
（2）、清理沟槽范围内的浮动物体，确保槽内干净清洁，将槽内侧面烘干、烤热；
（3）、浇筑混凝土，找平槽口底部；
（4）、在槽口两边边缘处打膨胀螺栓，并在螺栓内侧螺帽上顺缝方向通焊钢筋；
（5）、用密制泡沫海绵塞住接缝，并将T型搭接钢板置于接缝之中，钢板用定位钉固定；
（6）、将权利要求1所得的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料加热后，均匀涂覆在槽口底面及侧面，厚度为1-2mm；加热时温度控制在180～190℃；
（7）、将权利要求1所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后进行热搅拌，控制温度为180-190℃，形成下面层的复合改性沥青混合料，摊铺于步骤（6）所述的槽中，摊铺的深度为离槽口10-20mm，并碾压成型；所述的特定级配的粗石料是指粗石料的粒径和级配视具体的槽的尺寸而定；
（8）、将权利要求1所得的一种基于中小跨径桥梁的热拌连续式弹塑性伸缩缝胶结料与特定级配的粗石料混合后，控制温度在180～190℃，进行热搅拌，形成上面层的复合改性沥青混合料，摊铺该层混合料于下面层的复合改性沥青混合料上，要求摊铺的厚度比相邻的路面要高出10mm，然后碾压成型；所述的特定级配的粗石料是指粗石料的粒径和级配视具体的槽的尺寸而定；
（9）、在离切割线4-5cm处的铺装表面覆盖两条胶带，并在槽面及胶带上覆盖薄薄一层基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料，厚度为0.5-1cm，宽度超出槽口两侧各5-10cm，刮平该层胶结料，即完成一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中的铺筑。
6.如权利要求5所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中
的铺筑方法，其特征在于步骤（9）中完成了一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶
结料在桥梁伸缩缝中的铺筑后，马上在铺筑好的伸缩缝表面撒上一层厚度为1-2mm的干燥的
细砂。
7.如权利要求5所述的一种基于中小跨径桥梁的连续式弹塑性伸缩缝胶结料在桥梁伸缩缝中
的铺筑方法，其特征在于步骤（4）中所述的在槽口两边边缘处打膨胀螺栓，其位置为距槽口
边缘处5cm，每隔25cm打一个，高度为1/3-1/2槽口深；
步骤（5）中所述的钢板的分段长度为1m，厚度为6-10mm，宽度以缝口两侧5cm为宜；
步骤（7）中所述的下面层复合改性沥青混合料中胶结料与粗石料的质量比按胶结料：粗石料为1:5；所述粗石料的粒径和级配视具体的槽的尺寸而定；
步骤（8）中所述的上面层复合改性沥青混合料中胶结料与粗石料的质量比按胶结料：粗石料为1:3；所述粗石料的粒径和级配视具体的槽的尺寸而定。
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2011
- 2011-09-30 CN CN201110292381.1A patent/CN102504551B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5936015A (en) * | 1998-10-16 | 1999-08-10 | Creanova Inc. | Rubber-modified asphalt paving binder |
| CN1584211A (zh) * | 2004-06-09 | 2005-02-23 | 吉林省交通科学研究所 | 高性能道路路面灌缝材料及生产工艺 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 《TST碎石桥梁弹性伸缩接缝》;周朝梁;《市政技术》;20000228(第1期);4.1-4.10节，5.1-5.2节，表1，图2，图3 * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102504551A (zh) | 2012-06-20 |
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